以传导纳米棒作为透明电极的发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭露了一种带透明导体纳米棒电极的电发光装置，其中，垂直于发光层生长的透明导体纳米棒被用作电极。这样，光线不会被电极吸收，且由于纳米棒是纳米接触，很容易形成隧道，从而提高了电流注入效率，同时，全内反射也减小了。因此，根据本发明专利技术的发光装置与包括金属电极和薄膜型透明电极在内的传统的发光装置相比，具有更高的发光性能和发光效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及发光装置，更确切地，涉及一种以透明导体纳米棒作为新 型电极以大幅提高发光性能和发光效率的发光装置。
技术介绍
作为当前广泛使用的氮化物半导体发光装置的P型欧姆电极，各种金属薄膜，如Ni/Au、 Pt/Ni/Au、 Ni/Pt/Au、 Ti/Pt/Au或Pd/Au已经被深入地研究。 特别是Ni/Au薄膜主要应用于GaN半导体发光装置的P型电极。然而，这些金属薄膜的欧姆连接会导致光线被半透明的金属电极所吸收， 从而带来许多问题，如降低了装置的发光效率、热稳定性和可靠性。此外，由 于P型GaN薄膜具有高阻抗，当发光装置的尺寸增加时，电流不能均匀传导到 这一装置。因此，很难制造具有高亮度的大型发光装置。为解决这些问题，文献 Indium tin oxide contacts to gallium nitride optoelectric devices ( Applied Physics Letters, 74, 3930(1999)) 乂>开了 一种包4舌 有薄膜型透明电极的装置的制造方法。然而，光电装置的接触电阻增大了 ，从 而降低了装置的效率。尽管除半导体发光装置之外，还可使用有机电致发光(electroluminescent , EL)装置，但是仍有不便，因为，由于根据斯涅耳定律(Snell，law)的折射率 (因材料不同而变化)，发光层所发射出来的光线无法离开电极，可能会在发 光装置内部反射或被金属电极所吸收，因而降低发光效率。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的目的在于提供一种以传导纳米棒作为透明电极的发光装置， 其具有先进性，因为，光线可以被发送出去，全内反射被大幅减少，同时，电 流注入得到提升，从而提高发光性能和发光效率。技术解决方案为了达成上述目的，本专利技术提供了一种发光装置，其包括第一传导半导体层，发光有源层和第二传导半导体层，依次层叠在基片上；形成于第二传导半 导体层上，由透明传导材料生长而成的多个纳米棒；形成于该多个纳米棒上的 电极；以及另一个形成于第一传导半导体层上的电极。另外，本专利技术提供了一种发光装置，其包括第一传导半导体层，发光有源 层和第二传导半导体层，依次层叠在基片上；形成于第二传导半导体层上，由 透明传导材料生长而成的多个纳米棒；形成于该多个纳米棒上的电极；以及另 一个形成于第二传导半导体层上的电极。另外，本专利技术提供了一种发光装置，其包括透明电极，第一传导半导体层， 有机材料发光层和第二传导半导体层，依次层叠在基片上；形成于第二传导半 导体层上，由透明传导材料生长而成的多个纳米棒；以及形成于该多个纳米棒 上的电极。另外，本专利技术提供了一种发光装置，其包括第一传导半导体层，有机材料 发光有源层和第二传导半导体层，依次层叠在基片上；形成于该基片和第一传 导半导体层之间，由透明传导材料生长而成的多个纳米棒；以及形成于第二传 导半导体层上的电极。下面，将对本专利技术进行详细描述。图1为根据本专利技术的包括传导纳米棒型透明电极的发光装置基本结构示意图。如图1所示，本专利技术的发光装置10的特点在于将垂直于发光装置10生长 的棒形透明传导纳米结构的纳米棒20用作发光装置10的电极30。在本专利技术中， 作为电极层的纳米才奉20,可以使用普通金属有才几化学气相淀积(metal-organic chemical vapor deposition , MOCVD)方法，以垂直于发光装置10的电才及所在 的膜生长透明传导材料的方式形成。纳米棒20的直径范围从2nm到lpm,长度范围从10nm到50pm。当这些 纳米棒使用MOCVD方法形成的时候，它们可以根据反应气体的供给量、淀积 温度以及压力和温度条件而形成为不同的形状。在本专利技术中，用作透明电极的纳米棒20优选的由具有70%或更高透明度(在 400nm到800nm可见光波长)的材料形成，例如，ZnO (氧化锌)，ITO (氧化铟锡)，GaN (氮化镓)，或锌氧化物化合物，如Zn2Sn04， ZnSn03, Znln205, ZnO-In2C)3, Zn2In2O5-In4Sn3C)12, 或Mgln2O4隱Zn2InO5。另外，为了提高发光装置的电极30的电学和光学性能，纳米棒20可以涂 布有各种有机的或无机的材料，例如，各种不同的材料，如从由Mg、 Cd、 Ti、 Li、 Cu、 Al、 Ni、 Y、 Ag、 Mn、 V、 Fe、 La、 Ta、 Nb、 Ga、 In、 S、 Se、 P、 As、 Co、 Cr、 B、 N、 Sb、 Sn、 H和其混合物如氮化物，A1N、 InN、 GalnN、 AlGaN或AlInN,氧化物，如ZnMgO、 A1203或MgO等组成的群组中选出的任 何一种。进一步地，用MOCVD形成的纳米棒20包括装入其间的缝隙中的透明材料 (如光致抗蚀剂(photoresist)),以使纳米棒20的上表面或纳米棒20的上端 袒露出来。另外，纳米棒20还要经过后处理过程，如掺杂处理、等离子体处理 或退火处理，使用H2、 02、 N2、 NH3、硅烷等来增大传导率。因此，纳米棒可 以在包括可见光、红外线和紫外线在内的不同波长区域内用作发光装置的电极 层。本专利技术的透明传导纳米棒型电极可用于图2到图7所示的具有不同结构的 发光装置(如发光二极管(LEDs)、激光二极管或有机发光二极管)。本专利技术 发光装置的电极层除透明传导纳米棒之外，进一步包括一金属电极和/或透明薄 膜电极。因此，如在本专利技术的发光装置中那样，当透明电极是不是由薄膜而是由棒 型的纳米结构组成时，全内反射降低，内部光线很容易射出，导致发光效率增 高。此外，由于纳米棒的高纵横比和纳米尺度的接触面积，很容易产生隧道， 电流注入增强。因此，即使发光装置被做得更大，电流仍可均匀传导，从而可 以制造具有高亮度的大型发光装置。图2和图3是根据本专利技术第一实施例，带有传导纳米棒型透明电极的发光 装置的结构的纵向剖视图。如图2所示，根据本专利技术第一实施例，P-N结发光二极管由基片100、第一 传导(N型)半导体层102,发光有源层104和第二传导(P型)半导体层106 组成，各层依次层叠。另外，由透明传导材料生长而成的多个纳米棒108成形 于P型半导体层106上。另外，透明或不透明的金属电极110膜覆在该多个纳 米棒108上。进一步地，有源层104和P型半导体层106 —起组合，从而，N型半导体层102的上表面的一部分袒露出来，以在该袒露出来的上表面上成形 另一个透明或不透明的金属电极112。在根据本专利技术第一实施例的发光装置中，由于氮化物半导体(如P-GaN) 作为P型半导体层具有高阻抗，电流注入变得困难。因此，为了改善电流注入， 透明传导纳米棒108被设置在P型半导体层106上。现在转到图3，根据对本专利技术第一实施例的修改，P-N结发光二极管包括基 片100、 N型半导体层102,发光有源层104和P型半导体层106,各层依次层 叠。另外，由透明传导材料生长而成的多个纳米棒108形成于P型半导体层106 之上。透明或不透明的金属电极IIO膜覆在该多个纳米棒上。如图3所示，当使用P型纳米棒108型透明电极时，电流注入变得更容易。 因此，透明电极108被成形于P型半导体层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光装置，包括：第一传导半导体层，发光有源层和第二传导半导体层，各层依次层叠在基片上；多个纳米棒，由透明传导材料生长而成，形成于第二传导半导体层上；形成于该多个纳米棒上的电极；以及另一个形成于第一传导半导 体层上的电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种发光装置，包括第一传导半导体层，发光有源层和第二传导半导体层，各层依次层叠在基片上；多个纳米棒，由透明传导材料生长而成，形成于第二传导半导体层上；形成于该多个纳米棒上的电极；以及另一个形成于第一传导半导体层上的电极。2、 根据权利要求l所述的发光装置，其进一步包括设置在该多个纳米棒和 形成于该多个纳米棒上的电极之间的透明电极。3、 一种发光装置，包括第一传导半导体层，发光有源层和第二传导半导体层，各层依次层叠在基 片上；多个纳米棒，由透明传导材料生长而成，形成于第二传导半导体层上； 形成于该多个纳米棒上的电极；以及 另一个成形于第二传导半导体层上的电极。4、 根据权利要求1所述的发光装置，其进一步包括设置在该多个纳米棒和 形成于该多个纳米棒上的电极之间的透明电极。5、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒中 每个纳米棒的直径范围从2nm到lpm,长度范围从10nm到50pm。6、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒中 每个纳米棒由在400nm到800nm可见光波长范围内具有70%或更高透明度的材 料构成。7、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒中 每个纳米棒是从由ZnO (氧化锌)，ITO (氧化铟锡)，GaN (氮化镓)以及其混合 物组成的群组中选出的任何一种构成。8、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒中 每个纳米棒进一步用从由Mg、 Cd、 Ti、 Li、 Cu、 Al、 Ni、 Y、 Ag、 Mn、 V、 Fe、 La、 Ta、 Nb、 Ga、 In、 S、 Se、 P、 As、 Co、 Cr、 B、 N、 Sb、 Sn、 H以及其混 合物组成的群组中选出的任何一种掺杂材料进行掺杂。9、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒中 每个纳米才奉由Zn2Sn04, ZnSn03, Znln205， ZnO-In203， Zn2In205-In4Sn3012 和Mgln204-Zn2ln05组成的群组中选出的任何一种构成。10、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒 中每个纳米棒进一步用从由A1N, InN， GalnN， AlGaN， AlInN, ZnMgO， A1203, MgO和其混合物组成的群组中选出的任何一种材料涂布。11、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该多个纳米棒 包括装入纳米棒之间的缝隙中以使纳米棒的上表面或其上端袒露的透明材料。12、 根据权利要求1到4中任一条所述的发光装置，其中，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奎哲，安星桭，
申请(专利权)人：浦项工科大学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]